Способ изготовления моп-транзисторов интегральных схем

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий формирование в кремниевой подложке p-областей, противоканальных областей и диэлектрической изоляции, осаждение первого слоя поликремния, формирование первого слоя оксида кремния и маски из него с окнами для затворных областей, вытравливание первого слоя поликремния через окна маски до подложки, формирование второго слоя оксида кремния на торцах первого слоя поликремния в окнах маски, формирование подзатворного слоя оксида кремния, осаждение второго слоя поликремния, формирование областей истока, стока, затвора и электродов к ним, формирование металлизации, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности компоновки МОП-транзисторов и уменьшения количества фотолитографических операций за счет формирования электродов к областям истока, стока и затворной области анизотропным травлением, после осаждения второго слоя поликремния на него осаждают слой фосфорносиликатного стекла, оплавляют его, плазмохимически стравливают фосфорносиликатное стекло до планарности с вторым слоем поликремния, плазмохимически стравливают второй слой поликремния до планарности с первым слоем поликремния и плазмохимически стравливают первый и второй слой оксида кремния до планарности с вторым слоем поликремния.

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении МОП-транзисторов сверхбольших интегральных схем.
Целью изобретения является увеличение плотности компоновки МОП-транзисторов за счет формирования электродов к областям истока, стока и затворной области анизотропным травлением.
На фиг. 1 показана структура после формирования в подложке р-области, областей изоляции и осаждения первого слоя поликремния; на фиг. 2 структура после вытравливания окон в слое оксида кремния и первом слое поликремния; на фиг. 3 структура после формирования подзатворного слоя оксида кремния; на фиг. 4 структура после осаждения второго слоя поликремния и слоя фосфорносиликатного стекла; на фиг. 5 структура после плазмохимического травления слоя фосфорносиликатного стекла и второго слоя поликремния до планарности с первым слоем поликремния; на фиг. 6 структура после плазмохимического травления слоя оксида кремния до планарности с участками первого слоя поликремния; на фиг. 7 структура после формирования маски под полную имплантацию n-примеси в участки первого слоя поликремния; на фиг. 8 структура к МОП-интегральной схеме с разводкой из полицида платины.
Структура включает кремниевую подложку n-типа проводимости 1, р-область (карман) 2, область диэлектрической изоляции 3, первый слой поликремния 4, слой оксида кремния 5, окна под затворные области 6, слой оксида кремния 7, подзатворный слой оксида кремния 8, второй слой поликремния 9, слой фосфорносиликатного стекла 10, маску из фоторезистива 11, стоковые и истоковые области р-канального транзистора 12 и 13, стоковые и истоковые области n-канального транзистора 14 и 15, затворная область 16 и область контакта к истоковым и стоковым областям 17.
П р и м е р В монокристаллической кремниевой подложке 1 n-типа проводимости с удельным сопротивлением 4,5-20 Ом см. Формируют ионной имплантацией бора (40 кэв, 1,25 10¹³ см^-2) р-типа (карман) 2 с поверхностным сопротивлением 1,2-1,5 кОм/кв и глубиной 4,5-5 мкм (фиг. 1). Термически окисляют кремниевую подложку с получением пленки оксида кремния толщиной 500-600 и осаждают пленку нитрида кремния толщиной 0,18-0,2 мкм из смеси дихлорсилана и аммиака при температуре 815^о. Метод фотолитографии вскрывают нитрид кремния в областях формирования изоляции и ионной имплантации фосфора (40 кэВ, 0,5 10¹² см^-2) формируют противоканальные n-области. С помощью фоторезистивной маски открывают область по периферии р-кармана и ионной имплантацией бора (20 кэВ, 1,25 10¹⁴ см^-2) формируют противоканальные р-области. Проводят операцию глубокого прокисления участков подложки, для формирования обратной изоляции 3, при давлении 10 атм и температуре 1000^оС в течение 2 ч.
При этом в областях изоляции получают оксид кремния толщиной 1,5 0,3 мкм. Затем удаляют маску из оксида и нитрида кремния и осаждают первый слой поликремния 4 толщиной 0,5 мкм пиролизом моносилана при температуре 620^оС и давлении 30-60 Па, также слой оксида кремния 5 (фиг. 2) толщиной 0,6 мкм из смеси дихлорсилана и закиси азота при 850^оС и давлении 130-150 Па. Методoм фотолитографии локально стравливают оксид кремния 5 и первый слой поликремния 4 до подложки, формируя окна под затворные области 6. Осаждают слой оксида кремния 7 (фиг. 3) из смеси дихлорсилана и закиси азота толщиной 0,6 мкм и реактивным ионным травлением в плазме С₃F₈ при давлении 10^-2 Па в течение 20-22 мин, удаляют оксид кремния со дна окон 6, при этом оксид кремния 7 остается на стенках окон 6. Окисляют дно окон на толщину 0,15 мкм и жидкостным травлением снова удаляют оксид кремния со дна окон. При температуре 1000^оС в сухом кислороде формируют подзатворный слой оксида кремния 8 (фиг. 3) толщиной 0,1 0,005 мкм. Осаждают второй слой поликремния 9 (фиг. 4) толщиной 0,5 мкм пиролизом моносилана, который маскируют слоем фосфорносиликатного стекла 10, полученного осаждением из смеси моносилана, фосфина и кислорода при 420-440^оС и давлении 30-110 Па толщиной 0,4-0,7 мкм с концентрацией фосфора 7-9 мас. При температуре 950-1000^оС в потоке кислорода в течение 30 мин проводят оплавление слоя 10 для получения планарной поверхности структуры. Травят слой 10 в плазме C₃F₈ в течение 18-20 мин при давлении 10^-2 Па до второго слоя поликремния. В плазме SF₆+C₂F₃Cl₃ в течение 1,5-2 мин травят второй слой поликремния 9 (фиг. 5) до планарности с первым слоем поликремния. В плазме C₃F₈ при давлении 10^-2 Па травят слой оксида кремния 5 (фиг. 5) и получают структуру с планарной поверхностью (фиг. 6), в которой стоковые и истоковые области из поликремния 4 изолированы от затвора оксидом кремния 7 толщиной 0,6 мкм. Участки первого слоя коликремния 4 являются стоковыми и истоковыми контактами к данным областям, а участок второго слоя поликремния 9 является затвором (фиг. 6). С помощью фоторезистивной маски 11 открывают области, например, n-канального МОП-транзистора (фиг. 7) и ионной имплантацией фосфора (40 кэВ, 8,75 10¹⁵ см^-2) формируют n⁺-области стока и истока. Далее открывают области р-канального транзистора и ионной имплантации бора (40 кэВ, 4,5 10¹⁵ см^-2) формируют р⁺-области стока и истока. Затем отжигают структуры в инертной среде при 1000^оС в течение 30 мин для формирования стоковых и истоковых областей 11, 12, 13, 14 и 15 (фиг. 8). При этом получают глубину р⁺-областей 0,5-0,6 мкм и поверхностное сопротивление 30-35 Ом/кв и глубину n⁺областей 0,35-0,45 мкм и поверхностное сопротивление 30-40 Oм/кв.
После этого осаждают пленку платины толщиной 0,05 мкм, отжигают структуры в инертной среде при температуре 500-550^оС в течение 40 мин для формирования затворной области16 и области контакта 17 к истокам-стокам из полицида платины (фиг. 8) с последующим стравливанием платины с участков оксида кремния.
Данный способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить плотность компоновки МОП-транзисторов примерно в два раза за счет самосмещения относительно затвора областей истока и стока при их формировании, а также за счет уменьшения количества фотолитографических операций при формировании электродов к областям истока и стока и формировании затворных областей анизотропии травлением.
Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении МОП-транзисторов сверхбольших интегральных схем. Цель - увеличение плотности компоновки МОП-транзисторов и уменьшение количества фотолитографических операций за счет формирования электродов к области истока, стока и затворной области анизотропным травлением. В кремниевой подложке формируют p-области, противоканальные области и диэлектрической изоляции, осаждают первый слой поликремния, формируют первый слой оксида кремния и маски из него с окнами для затворных областей, производят вытравливание первого слоя поликремния через окна маски до подложки, формирование второго слоя оксида кремния на торцах первого слоя поликремния в окнах маски, формирование подзатворного слоя оксида кремния и осаждение второго слоя поликремния. После осаждения второго слоя поликремния на него осаждают слой фосфорносиликатного стекла, оплавляют слой этого стекла, плазмохимически стравливают фосфорносиликатное стекло до планарности во вторых слоях поликремния, плазмохимически стравливают второй слой поликремния до планарности с первым слоем поликремния и плазмохимически стравливают первый и второй слои оксида кремния до планарности с вторым слоем поликремния, формируют области истока, стока, электроды к ним и металлизацию. 8 ил.